一种具有缓控释功能的包膜肥料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有缓控释功能的包膜肥料，按照质量分数计包括如下原料物质：颗粒肥料90‑96％，甲醛1‑5％，三聚氰胺2‑10％，致孔剂0.1‑1％，表面活性剂0.1‑1％，余量为水。本发明专利技术还涉及包膜肥料的制备方法。本发明专利技术工艺简单，易操作，形成的纳米微孔功能材料结构稳定，易降解，实现了固体颗粒肥料的长效释放，并且在包覆固体颗粒类氮肥时能提高含氮量，所有物质对环境安全，有效降低环境污染的风险。

A coated fertilizer with slow and controlled release function and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有缓控释功能的包膜肥料及其制备方法
本专利技术涉及肥料领域，具体涉及一种含有纳米微孔结构的具有缓控释功能的包膜肥料及其制备方法。
技术介绍
我国是一个农业大国，化肥在农业生产中占有重要的地位，据联合国粮农组织(FAO)统计，化肥在提高作物产量中起到40％-60％的作用。作物在生长过程中对养分的吸收是一个缓慢的过程，而我国的肥料大多是水溶性的，施入土壤后，肥料中大部分养分还来不及被作物吸收，就经地表径流和淋溶作用而流失。肥料的损耗造成不可再生能源的巨大浪费和经济损失，更为重要的是会给生态环境造成危害，主要包括以下几个方面：(1)肥料中未被吸收的氮磷等养分，经地表径流和淋溶作用进入水体，导致水质恶化和水体富营养化；(2)流失的氮素以硝态氮和亚硝态氮等形式被硝化和反硝化作用被还原为NO、N2O等温室气体，排入空中造成空气污染。包膜肥料的出现为这一问题的解决提供了一个有效的方案。包膜肥料是近年来发展迅速的一种缓/控释肥料，以水溶性肥料颗粒为核心，低水溶性或微溶性的无机物或有机聚合物制成包膜材料包覆在肥料颗粒表面，根据作物不同生长时期的需肥量来调节和控制养分释放速率，在尽量减小污染的前提下能保持高产量，成为农业绿色肥料。目前包膜肥料的研究正朝着智能化、高效化、绿色环保化、环境友好化的趋势发展，与我国坚持走可持续发展道路的理念相吻合，与我国化肥减施高效战略定位相符合，因此如何使包膜肥料产品适应现代农业生产发展的需要，实现环境和经济效益的最大化，是当前植物营养学领域缓控释肥料研究方向的热点和难点问题。现有的包膜肥料不易降解，而且肥料的缓释效果不理想，无法实现长效释放的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种易降解，实现固体颗粒肥料的长效释放的具有缓控释功能的包膜肥料及其制备方法。本专利技术采用的具体技术方案如下：一种具有缓控释功能的包膜肥料，按照质量分数计包括如下原料物质：颗粒肥料90-96％，甲醛1-5％，三聚氰胺2-10％，致孔剂0.1-1％，表面活性剂0.1-1％，余量为水。本专利技术中“包膜材料”指甲醛和三聚氰胺，包膜量”是指包膜材料与尿素颗粒质量百分比；颗粒肥料的包膜量是根据肥料的类型及颗粒大小及需求来确定的，并不是包膜量越多越好，太少容易达不到控释效果；太大的话成本高，释放时间长不能与作物生育期相匹配；因此，本专利技术中甲醛占1-5％，三聚氰胺占2-10％。优选的，所述致孔剂选自戊烷、偶氮二异丁腈中的一种；能使得蜜胺树脂形成微孔结构，并且可以根据添加量来调节微孔的大小。优选的，所述三聚氰胺与甲醛的摩尔比为3.5:1；该比例下能基本上使得甲醛反应完全，体系中残留甲醛量少。优选的，所述表面活性剂选自聚山梨酯系列、脂肪酸山梨坦系列、PluronicF127、十二烷基苯磺酸钠中的任何一种或两种以上按照任意比例混合。表面活性剂主要影响改性密胺树脂聚合的过程，优选的，所述表面活性剂为PluronicF127和十二烷基苯磺酸钠组成的混合型表面活性剂。PluronicF127为非离子表面活性剂、十二烷基苯磺酸钠为阴离子表面活性剂，PluronicF127和十二烷基苯磺酸钠形成双表面活性剂体系来控制改性蜜胺树脂预聚物的生长。其中，PluronicF127可以用作空间稳定剂来防止预聚体颗粒团聚。表面活性剂主要影响改性密胺树脂聚合的过程，优选的，所述表面活性剂为Tween80和十二烷基苯磺酸钠组成的混合型表面活性剂。Tween80为非离子表面活性剂、十二烷基苯磺酸钠为阴离子表面活性剂，Tween80和十二烷基苯磺酸钠形成双表面活性剂体系来控制改性蜜胺树脂预聚物的生长。颗粒肥料粒径太小包膜时容易黏连，粒径太大表面不均匀，包覆效果不好；优选的，所述颗粒肥料为粒径2-4.75mm的尿素。肥料颗粒在这个粒度范围内相对表面光滑，有利于改性蜜胺树脂聚合于肥料颗粒表面。本专利技术还涉及所述包膜肥料的制备方法，包括如下步骤：(1)将三聚氰胺和甲醛溶液混合，加水搅拌，升温反应得到预聚体；(2)对预聚体进行调酸；(3)调酸后的预聚体与固体颗粒肥料混合，加入致孔剂和表面活性剂，固化反应；(4)冷却，干燥得到包膜肥料。优选的，步骤(1)中，将三聚氰胺和甲醛溶液混合，加水搅拌，加入三乙醇胺或者氢氧化钠调节pH至9，升温至60-70℃反应0.5-1.5小时得到预聚体。调节pH值至9是因为在碱性条件下三聚氰胺和甲醛反应，是以形成的小分子的预聚体存在的，当pH值降下来以后预聚体就会聚合成高分子材料蜜胺树脂。温度和反应时间选择这个范围的原因是：三聚氰胺和甲醛在60-70℃反应0.5-1.5小时能够反应充分并形成稳定的预聚体。优选的，步骤(2)中，对预聚体采用质量浓度为0.5％的盐酸、柠檬酸、氯化铵或者草酸调节pH至5；步骤(3)中，调酸后的预聚体与固体颗粒肥料混合，加入致孔剂和表面活性剂，于40-80℃滚筒中固化0.5-3小时。盐酸、柠檬酸、氯化铵或者草酸的质量浓度为0.5％进行调节时能够稳定控制预聚体形成蜜胺树脂的速度，浓度太大容易使得聚合速率过快而造成小颗粒的肥料粘连成块，浓度太低容易加长聚合反应时间而浪费资源；选择这几种酸的原因是因为这几种酸均为弱酸，反应不剧烈，易控制。本专利技术利用甲醛和三聚氰胺聚合形成预聚物，并利用表面活性剂和致孔剂形成具有纳米结构微孔的改性蜜胺树脂，该树脂在聚合的过程中可直接包覆在固体颗粒肥料表面，制备成具有缓控释功能的包膜肥料，肥料能够通过包膜材料上面的纳米微孔结构实现缓慢释放，提高肥料的作用时间和利用率，降低肥料用量，提高作物产量。本专利技术工艺简单，易操作，形成的纳米微孔功能材料结构稳定，易降解，实现了固体颗粒肥料的长效释放，并且在包覆固体颗粒类氮肥时能提高含氮量，所有物质对环境安全，有效降低环境污染的风险。本专利技术适用作物：玉米、小麦等粮食及西瓜、辣椒等经济作物。附图说明图1为固体颗粒肥料的包覆示意图。具体实施方式下面结合具体实施例来进一步描述本专利技术，本专利技术的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本专利技术的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本专利技术的保护范围。本专利技术未提及部分均为现有技术。本专利技术所述的“包膜材料”指甲醛和三聚氰胺。本专利技术所述的“颗粒肥料”为粒径2-4.75mm的尿素。参见图1，本专利技术利用甲醛和三聚氰胺聚合形成预聚物，并利用表面活性剂和致孔剂形成具有纳米结构微孔的改性蜜胺树脂，该树脂在聚合的过程中直接包覆在固体颗粒肥料表面，制备成具有缓控释功能的包膜肥料。实施例1一种具有缓控释功能的包膜肥料，按照质量分数计包括如下原料物质：颗粒肥料90％，甲醛5％，三聚氰胺2％，偶氮二异丁腈1％，PluronicF1270.1％，余量为水。采用上述原料物质制备包膜肥料的方法，包括如下步骤：(1)将三聚氰胺和甲醛溶液混合，加水搅拌，加入三乙醇胺调节pH至9，升温至60℃反应1.5小时得到预聚体；(2)对预聚体采用质量浓度为0.5％的草酸调节pH至5；(3)调酸后的预聚体与固体颗粒肥料混合，加入偶氮二异丁腈和PluronicF127，于80℃滚筒中固化0.5小时；(4)冷却，干燥得到包膜肥料。实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有缓控释功能的包膜肥料，其特征在于按照质量分数计包括如下原料物质：颗粒肥料90‑96％，甲醛1‑5％，三聚氰胺2‑10％，致孔剂0.1‑1％，表面活性剂0.1‑1％，余量为水。

【技术特征摘要】
1.一种具有缓控释功能的包膜肥料，其特征在于按照质量分数计包括如下原料物质：颗粒肥料90-96％，甲醛1-5％，三聚氰胺2-10％，致孔剂0.1-1％，表面活性剂0.1-1％，余量为水。2.根据权利要求1所述的包膜肥料，其特征在于，所述致孔剂选自戊烷、偶氮二异丁腈中的一种。3.根据权利要求2所述的包膜肥料，其特征在于，所述三聚氰胺与甲醛的摩尔比为3.5:1。4.根据权利要求3所述的包膜肥料，其特征在于，所述表面活性剂选自聚山梨酯系列、脂肪酸山梨坦系列、PluronicF127、十二烷基苯磺酸钠中的任何一种或两种以上按照任意比例混合。5.根据权利要求4所述的包膜肥料，其特征在于，所述表面活性剂为PluronicF127和十二烷基苯磺酸钠组成的混合型表面活性剂。6.根据权利要求4所述的包膜肥料，其特征在于，所述表面活性剂为Tween80和十二烷基苯磺酸钠组成的混合型表面活性剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠庆，高强，杨靖民，苏红鸽，刘金华，余晓斌，王岩，程志强，王寅，张雪，冯国忠，王少杰，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22